Il Museo Botanico è costituito dall'Orto Botanico e dall'Erbario.
L’Orto Botanico è situato dal 1856 nella Valle di Sant’Agostino all’interno delle antiche mura di Siena e conserva oltre 2000 specie vegetali: dalle tipiche mediterranee alle più originali dei paesi esotici. È organizzato nello stile storico ottocentesco e in quello moderno con la ricostruzione di particolari habitat toscani. La porzione che si apre nella vallata, conserva l’antica area agricola, con la coltivazione di frutti e ortaggi toscani.
L’Erbario (Herbarium Universitatis Senensis) consta di oltre 100.000 essiccata di piante e altre Collezioni. Esso costituisce una fonte di informazioni botaniche e storiche, oltre che un indispensabile strumento di ricerca e didattica, accessibile solo agli studiosi su prenotazione.